Kapitola 2 Stanovení hloubky povrchově kalené vrstvy
Prostřednictvím chemického tepelného zpracování (kalení nauhličení, karbonitridační kalení, nitridace atd.) nebo povrchového tepelného zpracování (indukční kalení, kalení plamenem, kalení elektronovým paprskem atd.), jakož i infiltrací kovů a infiltrací nekovů, povrch kovu části lze ošetřit do určité hloubky. Tvrzená vrstva, aby vyhovovala provozním požadavkům. Za předpokladu stanovení definice vytvrzené vrstvy lze pro měření hloubky vytvrzené vrstvy použít metodu gradientu tvrdosti. Pokud existuje jasné rozhraní mezi vytvrzenou vrstvou a matricí, lze také použít metalografickou metodu.
Při přípravě vzorků je třeba dodržovat obecné požadavky na přípravu metalografických vzorků (viz kapitola 5, oddíl 5.1). Požaduje se, aby byl vzorek namontován, aby byla chráněna povrchová hrana vzorku před zkosením; vzorek musí být normálně erodován pro metalografické zkoušky nebo pro pochopení rozložení vrstvy tvrdosti při použití metody tvrdosti. Při měření tvrdosti se doporučuje provádět v leštěném stavu.
2.1 Obecná pravidla pro stanovení hloubky povrchově zpevněné vrstvy
Stanovení hloubky vytvrzené vrstvy získané za specifických podmínek procesu by mělo být provedeno v souladu s požadavky příslušných zkušebních norem a technických protokolů.
2.1.1 Výběr vzorku a příprava vzorku
Vzorky pro měření hloubky povrchově zpevněné vrstvy by měly být odebrány z dílů po dokončení specifického procesu. Oblast a odebrané množství by měly být specifikovány v procesních dokumentech a vzorky dodávané s pecí lze také vybrat podle předpisů.
Hloubka povrchově vytvrzené vrstvy by měla být měřena na příčném řezu kolmém k vytvrzené vrstvě. Zkušební povrch by měl zahrnovat celou vytvrzenou vrstvu a část struktury jádra a měl by být co nejblíže axiálnímu směru části nebo oblasti specifikované v technické dohodě.
Pro vzorky tenké kalené vrstvy lze použít vzorky klínového tvaru, jak je znázorněno na obrázku 2-1. Stupňovité vzorky lze také použít při stanovení limitů hloubky povrchově zpevněné vrstvy. Výška každého kroku vzorku kroku je 0.05 mm nebo 0,10 mm a jeho povrch a každý povrch schodu musí být broušeny a zpracovány, jak je znázorněno na obrázku 2-2.
obrázek
2.1.2 Stanovení gradientu tvrdosti
Pro stanovení hloubky povrchově zpevněné vrstvy se používá metoda tvrdosti, která vychází z křivky gradientu tvrdosti od povrchu dovnitř.
Gradient tvrdosti se obvykle měří pomocí tvrdoměru Vickers, ale lze použít i tvrdoměr Knoop za podmínek dohodnutých oběma smluvními stranami. Použitelný rozsah zkušební síly může být {{0}},9807~9,807N (0,1~1kgf).
Gradient tvrdosti se měří na dvou nebo více místech po dohodě mezi smluvními stranami. Výsledky měření v každém místě by měly být nakresleny jako křivka změny tvrdosti vzhledem ke vzdálenosti od povrchu.
Poloha měření tvrdosti je znázorněna v tabulkové metodě na obrázku {{0}}. V rámci šířky W 1,5 mm se tvrdost podle Vickerse měří na jedné nebo více rovnoběžných liniích kolmých k povrchu. Vzdálenost mezi těmito rovnoběžnými čarami by měla odpovídat požadavkům normy Vickersovy zkoušky tvrdosti. Vzdálenost (Δd) mezi každým dvěma sousedními prohlubněmi by neměla být menší než normální časy úhlopříčky prohlubně. Rozdíl vzdálenosti (d2-d1) mezi středy po sobě jdoucích zářezů a povrchem by neměl přesáhnout 0,1 mm. Přesnost měření vzdálenosti od středu vrubu k povrchu by měla být v rozmezí ± 25 μm.
obrázek
Vzdálenost od středu k povrchu prvního vtisku (d1) na povrchu by měla být alespoň 2,5násobek úhlopříčky vtisku tvrdosti podle Vickerse.
Na základě naměřených dat lze nakreslit křivku znázorněnou na obrázku 2-4 a získat odpovídající hloubku kalené vrstvy na základě definic různých hloubek kalené vrstvy.
obrázek
2.2 Stanovení hloubky nauhličované nebo karbonitridované kalené kalené vrstvy ocelových dílů
Hloubka nauhličované nebo karbonitridované kalené vrstvy ocelových dílů (větší než 0,3 mm) se obecně měří pomocí metody specifikované v GB/T 9450-2005 „Stanovení a ověření hloubky nauhličení a kalená kalená vrstva ocelových dílů“. Tato metoda Je to také jediná arbitrážní metoda.
2.2.1 Definice hloubky nauhličování a kalení kalené vrstvy
GB/T 9450-2005 stanoví, že svislá vzdálenost od povrchu součásti k bodu, kde je hodnota tvrdosti podle Vickerse 550 HV1, je hloubka nauhličovací a kalením kalené vrstvy. Tato 550HV1 se nazývá mezní hodnota tvrdosti. Tato definice platí pro obrobek, který byl nauhličován nebo karbonitridován a kalen, a hodnota tvrdosti v hloubce kalené kalené vrstvy od povrchu (definovaného jako střed) je menší než 450 HV. Když je bod vyšší než 450HV, měla by být jako mezní tvrdost zvolena specifická hodnota vyšší než 550HV (s 25HV jako první úroveň). Pokud je hodnota tvrdosti jádra v tomto místě 470HV, měla by být mezní hodnota tvrdosti nastavena na 575HV. Pokud existuje jiná technická dohoda, uplatňují se ustanovení dohody.
2.2.2 Stanovení hloubky vytvrzené vrstvy metodou tvrdosti
Použijte zatížení {{0}},9807~9,807N (běžně používané: 0,9807~2,942N) k měření křivky gradientu tvrdosti od povrchu směrem dovnitř podle metody uvedené v části 2.1. Obecně by měly být měřeny dvě nebo více křivek tvrdosti v polohách, na kterých se obě strany dohodnou. Určete vzdálenost od povrchu obrobku, kde je hodnota tvrdosti definovanou hodnotou (např. 550HV nebo odpovídající hodnota tvrdosti podle Knoopa) na základě každé křivky, jak je znázorněno v tabulce na obrázku 2-4. Když je rozdíl mezi každou hodnotou menší nebo roven 0,1 mm, je průměrná hodnota brána jako hloubka vytvrzené vrstvy. Pokud je rozdíl větší než 0,1 mm, test by se měl opakovat.
Za podmínky, že hloubka nauhličovací a kalením zpevněné vrstvy byla zhruba stanovena, lze pro ověření použít metodu interpolace. V místě, kde je vzdálenost od povrchu menší než odhadovaná hloubka kalené vrstvy d1 a větší než odhadovaná hloubka kalené vrstvy d2
("z d{{0}} d1 by nemělo přesáhnout 0,3 mm"). Na každé z nich změřte alespoň 5 hodnot tvrdosti (průměrná hodnota). Obrázky jsou resp. Hloubku kalené vrstvy (CHD) lze získat podle interpolačního vzorce (2-1):
obrázek
Ve vzorci d1—— vzdálenost od povrchu, která je menší než hloubka vytvrzené vrstvy;
d2 ———Vzdálenost od povrchu, která je větší než hloubka vytvrzené vrstvy;
Obrázek - aritmetický průměr hodnot měření tvrdosti při d1 a d2, jak je znázorněno na obrázku 2-5;
Obrázek - mezní hodnota tvrdosti (obvykle 550HVI).
obrázek
2.2.3 Metoda pro vyjádření výsledků měření hloubky nauhličování a kalení kalené vrstvy
Podle podmínek zkoušky tvrdosti je hloubka nauhličované a kalené vrstvy vyjádřena takto:
obrázek
2.2.4 Metalografická metoda pro stanovení hloubky nauhličování a kalení vytvrzené vrstvy
Při měření hloubky vytvrzené vrstvy metalografickou metodou se doporučuje použít metalografický mikroskop, ve kterém hloubka vytvrzené vrstvy zabírá 1/3~2/3 zorného pole.
Metalografická metoda se obecně měří na metalografickém zkušebním povrchu normálního průřezu nauhličeného vzorku za podmínek pomalého chlazení (rovnovážný stav). Neexistuje žádná přísná a jednotná průmyslová norma pro konkrétní metodu výpočtu hloubky nauhličované a kalené kalené vrstvy. Obecně je založen na surovině. (uhlíková ocel, legovaná ocel) a technologii lze rozdělit do 3 metod, viz tabulka 2-1.
obrázek
obrázek
Zatímco je zajištěno, že obrobek má dostatečně hlubokou zónu s vysokým obsahem uhlíku, je také obecně požadováno, aby gradient koncentrace uhlíku v přechodové zóně nauhličené vrstvy nebyl příliš velký, aby zpomalil stresovou mutaci mezi nauhličenou vrstvou a matricí. . Proto se obecně požaduje, aby součet hypereutektoidní vrstvy a eutektoidní vrstvy tvořil přibližně 50 % až 75 % celkové propustné vrstvy.
2.2.5 Stanovení hloubky mělké nauhličované kalené vrstvy
Pro obrobky s hloubkou nauhličované (karbonitridované) kalené vrstvy pod 0,3 mm není výše uvedená metoda použitelná, ale GB/T 9451-2005 "Stanovení celkové hloubky kalené vrstvy nebo efektivní hloubky kalené vrstvy tenké povrchové vrstvy ocelových dílů“. předepsanou metodou. Tato norma stanoví, že vzdálenost od kalené vrstvy měřená ve svislém směru povrchu obrobku k stanovené hodnotě mikrotvrdosti se nazývá efektivní hloubka kalené vrstvy a vzdálenost naměřená od kalené vrstvy bez významné změny hodnoty mikrotvrdosti se nazývá celková hloubka vytvrzené vrstvy.
Specifická metoda měření a metoda vyjádření jsou stejné jako GB/T {{0}}, ale zátěž použitá pro zkoušku tvrdosti podle Vickerse by obecně měla být 1,97N (0,2kgf) a 2,94N ( 0,3 kgf).
2.3 Stanovení hloubky nitridované vrstvy ocelových dílů
Stanovení hloubky nitridační (nitrokarburizační) vrstvy ocelových dílů se obecně provádí v souladu s GB/T 11354-2005 "Ocelové díly - Stanovení hloubky nitridační vrstvy a kontrola metalografické struktury". Mezi specifické metody měření patří metoda tvrdosti, metalografická metoda a metoda lomu. Mezi nimi je metoda tvrdosti metoda arbitráže.
2.3.1 Definice hloubky nitridační vrstvy
Hloubka nitridační (nitrokarburizační) vrstvy je součtem povrchové složené vrstvy a difúzní vrstvy.
Definovaná tvrdostí: Vertikální vzdálenost měřená od povrchu vzorku k bodu o 50 HV vyšším, než je hodnota tvrdosti podle Vickerse, je hloubka nitridační vrstvy.
U dílů, kde se tvrdost nitridované vrstvy uhlíkové oceli nebo nízkouhlíkové nízkolegované oceli mění velmi jemně, lze hloubku nitridované vrstvy definovat jako vzdálenost od povrchu ve vertikálním směru povrchu, kde tvrdost podle Vickerse je 30HV vyšší než tvrdost matrice podle Vickerse. Pokud existuje jiná technická dohoda, uplatňují se ustanovení dohody.
2.3.2 Stanovení hloubky nitridační vrstvy metodou tvrdosti
K měření hloubky nitridační vrstvy se používá metoda tvrdosti. Tvrdost podle Vickerse se používá dle normy (lze použít i tvrdost Knoop). Testovací síla je {{0}},9807~9,807N a obvykle se používá 0,9807~2,942N.
Hloubka nitridační vrstvy vychází ze základní tvrdosti součásti. Je požadováno, aby průměrná hodnota (s přesností na 10 číslic) 3-hodnot bodové tvrdosti naměřená ve 3násobku hloubky nitridační vrstvy od povrchu byla naměřenou základní tvrdostí.
